JP2019220160A - クリスプなハプティック効果を発生させるための基準信号変動 - Google Patents

Abstract

【課題】プロセッサにおいて、あらかじめ定められた、または予測されたコマンド信号による基準入力信号を発生させ、コマンド信号を発生させるために基準入力信号を増幅器に供給し、およびハプティック効果をレンダリングするためにコマンド信号をハプティック出力デバイスに供給する、開ループ駆動回路を使用してアクチュエータを駆動するためのシステム、方法を提供する。【解決手段】ハプティック対応システム１０は、筐体１５内に装着された接触もしくは圧力感知面１１または他の種類のユーザ・インターフェース及びメカニカル・キー／ボタン１３を含む。システム１０の内部にあるのは、システム１０上でハプティック効果を発生させ、プロセッサまたはコントローラ１２を含むハプティック・フィードバック・システムである。プロセッサ１２に結合されるのは、メモリ２０と、アクチュエータ１８に結合されるハプティック駆動回路１６とである。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、一般に、クリスプ(crisp)なハプティック効果(haptic effects)を発生させる電子デバイスを対象とし、より詳しくは、クリスプなハプティック効果を発生させるための基準信号変動を対象とする。

電子デバイス・メーカーは、ユーザのために豊富なインターフェースを製造するように努力している。従来のデバイスは、視覚的および聴覚的刺激(cues)を使用して、フィードバックをユーザに提供する。いくつかのインターフェース・デバイスにおいて、運動感覚フィードバック（例えば、活性力および抵抗力フィードバック）および／または触覚フィードバック（例えば、振動、触感、および温度）もユーザに提供され、より一般に「ハプティック・フィードバック」または「ハプティック効果」が総称として周知である。ハプティック・フィードバックは、ユーザ・インターフェースを強化し、簡略化する刺激を与えることができる。具体的には、振動効果、または振動触覚ハプティック効果は、電子デバイスのユーザに刺激を与えて、ユーザに特定の事象への警告を出し、または現実的フィードバックを提供し、それによって模擬または仮想環境内により大きな引き込まれる感覚を作り出す際に有用であり得る。

スマートフォンおよびタブレットなどのモバイル・デバイスの継続的開発により、ユーザは、伝統的に映画館、テレビ、またはホーム・シアター・システムでしか見ることができなかった高精細な音声および映像を今や携帯用デバイスで視聴することができる。ハプティック対応モバイル・デバイスにより、コンテンツ視聴が十分に強化され、視聴者は、一般に、音声および映像コンテンツ成分に加えてハプティック・コンテンツ成分を好む。しかし、高精細な音声／映像に対応するために、例えば、よりクリスプなハプティック効果が必要とされ、本明細書において提供される。

本発明の実施形態は、一般に、クリスプなハプティック効果を発生させる電子デバイスを対象とし、より詳しくは、関連技術により、実質的に改善されるクリスプなハプティック効果を発生させるための基準信号変動を対象とする。

実施形態の特徴および利点を後に続く説明に記載し、または説明から明らかであり、または本発明の実施により知ることができる。

一例において、プロセッサにおいて、あらかじめ定められた、または予測されたコマンド信号による基準入力信号を発生させる開ループ駆動回路を使用してアクチュエータを駆動するためのシステム、方法、および命令が、コマンド信号を発生させるために基準入力信号を増幅器に供給し、ハプティック効果をレンダリングするためにコマンド信号をハプティック出力デバイスに供給する。

他の実施形態、詳細、利点、および変更は、添付の図面と併せて理解される、好ましい実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。

本発明の実施形態例による、ハプティック対応システム／デバイスの構成図である。 ハプティック・コマンド信号およびクリスプなハプティック効果を発生させるための周知の閉ループ・ハプティック駆動回路を示す図である。 本発明の実施形態例による、ハプティック・コマンド信号およびクリスプなハプティック効果を発生させるための開ループ・ハプティック駆動回路を示す図である。 本発明の実施形態例による、アクチュエータを駆動するための方法を示す図である。 本発明の実施形態例による、開ループ駆動回路におけるブレーキ信号としての基準入力信号の使用を示す図である。

次に、例を添付の図面で示す実施形態を詳細に参照する。以下の詳細な説明において、本発明の完全な理解をもたらすために数多くの具体的な詳細が記載される。しかし、本発明はこれらの具体的な詳細なしで実施できることが当業者には明らかであろう。他の場合において、周知の方法、手順、構成要素、および回路は、実施形態の態様を不必要にあいまいにしないように、詳細に説明していない。可能な場合、同じ参照番号は、同じ要素に使用する。

実施形態例は、一般に、改善されたハプティック駆動回路を対象とする。様々な実施形態のそれぞれにおいて、開ループ・ハプティック駆動回路が、発生されたハプティック効果を操作し、そうでない場合は制御するように基準入力信号を変更することによって、「クリスプな」ハプティック（振動触覚）効果を発生させるように構成される。高価な出力センサおよび閉ループ・フィードバック信号（閉ループ・ハプティック駆動回路に使用される場合）の使用は、排除される。

図１は、本発明の実施形態例による、ハプティック対応システム／デバイス１０の構成図である。システム１０は、筐体１５内に装着された接触もしくは圧力感知面１１または他の種類のユーザ・インターフェースを含み、メカニカル・キー／ボタン１３を含むことができる。

システム１０の内部にあるのは、システム１０上でハプティック効果を発生させ、プロセッサまたはコントローラ１２を含むハプティック・フィードバック・システムである。プロセッサ１２に結合されるのは、メモリ２０と、アクチュエータ１８に結合されるハプティック駆動回路１６とである。プロセッサ１２は、任意の種類の汎用プロセッサでもよく、または特殊用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）などの、ハプティック効果を提供するように特に設計されたプロセッサであり得る。プロセッサ１２は、システム１０全体を動作させる同じプロセッサでもよく、または別個のプロセッサでもよい。プロセッサ１２は、どのハプティック効果が再生されるのかを決定し、高レベル・パラメータに基づいて効果が再生される順序を決定することができる。概して、特定のハプティック効果を定義する高レベル・パラメータは、振幅、周波数および持続時間を含む。ストリーミング運動コマンドなどの低レベル・パラメータを、特定のハプティック効果を決定するのに使用することもできる。ハプティック効果は、ハプティック効果が発生されたときのこれらのパラメータの何らかの変動、またはユーザの相互作用に基づくこれらのパラメータの変動を含む場合、「動的」とみなすことができる。一実施形態におけるハプティック・フィードバック・システムは、システム１０上で振動３０、３１または他の種類のハプティック効果を発生させる。

プロセッサ１２は、制御信号をハプティック駆動回路１６に出力し、ハプティック駆動回路１６は、所望のハプティック効果を生じさせるために、必要な電流および電圧（すなわち、「運動信号」）をアクチュエータ１８に供給するのに使用される電子構成要素および回路を含む。システム１０は、１つよりも多くのアクチュエータ１８を含むことができ、各アクチュエータは、共通のプロセッサ１２にすべて結合された、別個のハプティック駆動回路１６を含むことができる。

ハプティック駆動回路１６は、１つまたは複数のハプティック駆動信号を発生させるように構成される。例えば、ハプティック駆動信号は、アクチュエータ１８の共振周波数において、およびそのあたりで（例えば、＋／−２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、４０Ｈｚなど）発生することができる。ある実施形態において、ハプティック駆動回路１６は、様々な信号処理段を備えることができ、各段は、ハプティック・コマンド信号を発生させるために適用した信号処理段のサブセットを定義する。

非一時的メモリ２０は、プロセッサ１２によってアクセスすることができる、様々なコンピュータ可読媒体を含むことができる。様々な実施形態において、本明細書に説明するメモリ２０および他のメモリ・デバイスは、揮発性および不揮発性媒体、取外し可能および取外し不可能媒体を含むことができる。例えば、メモリ２０は、ランダム・アクセス・メモリ（「ＲＡＭ」）、ダイナミックＲＡＭ（「ＤＲＡＭ」）、スタティックＲＡＭ（「ＳＲＡＭ」）、読出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、フラッシュ・メモリ、キャッシュ・メモリ、および／または任意の他の種類の非一時的コンピュータ可読媒体の任意の組合せを含むことができる。メモリ２０は、プロセッサ１２によって実行される命令を記憶する。命令の中で、メモリ２０は、音声ハプティック・シミュレーション・モジュール２２を含み、それは、以下に、より詳細に説明するように、プロセッサ１２によって実行されたとき、スピーカおよびアクチュエータ１８を使用して高帯域ハプティック効果を発生させる命令である。メモリ２０は、プロセッサ１２の内部に配置することもでき、または内部メモリと外部メモリとの任意の組合せでもよい。

システム１０は、携帯電話、パーソナル・デジタル・アシスタント（「ＰＤＡ」）、スマートフォン、コンピュータ・タブレット、ゲーム機、リモート・コントロール、または１つまたは複数のアクチュエータを含むハプティック効果システムを含む任意の他の種類のデバイスなどの任意の種類の携帯用／モバイル・デバイスでもよい。システム１０は、リスト・バンド、ヘッドバンド、眼鏡、指輪、レッグ・バンド、衣類中に統合されたアレイなどのウェアラブル・デバイスでもよく、またはユーザが身に着けることができ、またはユーザによって保持することができ、家具または車両用ステアリング・ホイールを含む、ハプティック対応である任意の他の種類のデバイスでもよい。さらに、システム１０の要素または機能のうちのいくつかは、遠隔に配置することができ、またはシステム１０の残りの要素と通信する別のデバイスによってインプリメントすることができる。

アクチュエータ１８は、ハプティック効果を発生させることができる任意の種類のアクチュエータまたはハプティック出力デバイスでもよい。概して、アクチュエータは、ハプティック出力デバイスの例であり、その場合、ハプティック出力デバイスは、駆動信号に応答して、振動触覚ハプティック効果、静電摩擦ハプティック効果、温度変化、および／または変形ハプティック効果などのハプティック効果を出力するように構成されたデバイスである。アクチュエータという用語は、詳細な説明の全体を通して使用することができるが、本発明の実施形態は、様々なハプティック出力デバイスに容易に適用することができる。例えば、アクチュエータ１８は、電気モータ、電磁アクチュエータ、ボイス・コイル、形状記憶合金、電気活性ポリマー、ソレノイド、偏心回転質量モータ（「ＥＲＭ」）、高調波ＥＲＭモータ（「ＨＥＲＭ」）、線形共振アクチュエータ（「ＬＲＡ」）、ソレノイド共振アクチュエータ（「ＳＲＡ」）、圧電アクチュエータ、マクロ・ファイバ・コンポジット（「ＭＦＣ」）アクチュエータ、高帯域アクチュエータ、電気活性ポリマー（「ＥＡＰ」）アクチュエータ、静電摩擦ディスプレイ、超音波振動発生器などでもよい。いくつかの場合において、アクチュエータ自体は、ハプティック駆動回路を含むことができる。

現在、類似した定格のアクチュエータ間には高い分散度がある。結果として、類似した定格のアクチュエータは、しばしば、一貫性のないハプティック応答を生じる。分散は異なるアクチュエータ・メーカー間で特に大きいが、単一のメーカーによって生産されたアクチュエータ間でも依然として顕著である。類似した定格のアクチュエータ間の分散は、「クリスプな」ハプティック効果の発生の場合に特に知覚可能である。

クリスプなハプティック効果は、実質的に高またはピーク加速度値（例えば、２．５ピーク・トゥ・ピーク重力、または３．５Ｇｐｐ）に達する短い持続時間のハプティック効果（例えば、５ｍｓ）を含む。言い換えれば、クリスプなハプティック効果の発生中に、アクチュエータは、１サイクル未満で高またはピーク加速度に達することができる。さらに、アクチュエータは、駆動信号が除去された後、５ｍｓ以内に停止位置に戻る。

クリスプなハプティック効果の発生は、数多くの障害を受けることになる。例えば、いくつかの周知の技法は、せいぜい、高い共振システムを用いて機能し、短い持続時間（例えば、５ｍｓ）で高い加速度値を生じることはできない。５ｍｓ以内の高加速度ハプティック効果の発生は、一般に、１００Ｈｚ以上の範囲で振動を発生させるアクチュエータを使用する。例えば、ハプティック効果を駆動する単一発振は、１０ｍｓの持続時間を有することができ、したがって、駆動信号の中間点、すなわち５ｍｓまでに、加速度はすでに高くなっている。他の周知の技法は、図２に示す閉ループ・ハプティック駆動回路２００などの閉ループ・ハプティック駆動回路を使用することによってハプティック駆動信号を変更しようとする。そのような周知の駆動回路は、「クリスプな」ハプティック効果を生じるように適合されている。しかし、そのような技法は、高価なセンサの組込みにより、非常に複雑であり、費用がかかる。

図２は、ハプティック・コマンド信号およびクリスプなハプティック効果を発生させるための周知の閉ループ・ハプティック駆動回路２００を示す。図２に示すように、閉ループ・ハプティック駆動回路２００は、マイクロプロセッサ／コントローラ２１２と、増幅器２２０と、アクチュエータ２１８と、センサ２４０とを含む電子デバイス２１０（例えば、スマートフォン、タブレット、または他の携帯型電子デバイス）を含む。

マイクロプロセッサ／コントローラ２１２は、別個のマイクロプロセッサおよびコントローラとして実装することができ、または代替案として、単一のデバイスとして統合することができる。マイクロプロセッサ／コントローラ２１２は、図１のプロセッサ１２に関連して説明したものなど、様々な構成を含むことができる。いくつかの実施形態において、マイクロプロセッサ／コントローラ２１２は、スマートフォン・アプリケーション・プロセッサなどのアプリケーション・プロセッサでもよい。増幅器２２０は、後処理基準入力信号などの受領入力信号の電力を増加させるように構成される任意の周知の増幅器でもよい。増幅器２２０は、後処理基準入力信号の電圧の振幅、または電流の振幅を増加させるように構成することができる。アクチュエータ２１８は、図１のアクチュエータ１８に関連して説明した様々なハプティック出力デバイスなど、任意のハプティック出力デバイスを含むことができる。センサ２４０は、アクチュエータ２１８によって出力された振動を連続して、または周期的に監視するように構成される任意の周知のセンサでもよい。

マイクロプロセッサ／コントローラ２１２は、クリスプなハプティック効果が電子デバイス２１０によって再生されるように指定する単一発振入力信号などの基準入力信号２０１を受け取るように構成される。図２に示すように、基準入力信号２０１は、単一発振信号である。マイクロプロセッサ／コントローラ２１２および増幅器２２０によって処理された後、コマンド信号２２１が発生される。コマンド信号２２１は、アクチュエータ２１８に供給される。しかし、閉ループ・ハプティック駆動回路２００のこの段において、コマンド信号２２１は、単一発振信号をもう備えない可能性がある。代わりに、コマンド信号２２１の形態または形状は、基準入力信号２０１とは異なる可能性があり、多重発振またはサイクルを含む可能性がある。

ここで、マイクロプロセッサ／コントローラ２１２は、アクチュエータ２１８の個々の特性に基づいて基準入力信号２０１の調整を行うように構成される。例えば、アクチュエータ２１８は共振周波数などの特定の特性を有する定格にすることができるが、製造公差により、典型的には、共振周波数の＋／−２０Ｈｚなど、定格特性の範囲内でアクチュエータが生産される。閉ループ・ハプティック駆動回路２００において、マイクロプロセッサ／コントローラ２１２は、閉ループ・フィードバック信号２４１を介してセンサ２４０から受け取った実時間アクチュエータ・データに基づいて基準入力信号２０１を調整することができる。次いで、結果として得られるコマンド信号２２１は、基準入力信号２０１によって意図されたハプティック効果に比較して不要な振動を排除する。

コマンド信号２２１を処理するとき、アクチュエータ２１８は、ハプティック・フィードバックをレンダリングするようになっている。ここで、センサ２４０は、アクチュエータ２１８によって生じたハプティック・フィードバックを監視し、実時間またはほぼ実時間で、発生されたハプティック効果２３１などの所望の発生されたハプティック効果を生じるために補正を行う。閉ループ・フィードバック信号２４１をマイクロプロセッサ／コントローラ２１２に印加することによって、発生されたハプティック効果２３１などのハプティック効果は、クリスプなハプティック効果として、および基準入力信号２０１によって意図されたとおりに発生させることができる。残念ながら、センサ２４０は、典型的には費用の高い構成要素であり、その継続的使用は、電子デバイス２１０の電池をより急速に枯渇させる。

閉ループ・ハプティック駆動回路２００などの閉ループ・アーキテクチャの代替として、いくつかの周知のハプティック駆動回路は、開ループ・アーキテクチャを使用する。現在まで、周知の開ループ・ハプティック駆動回路は、やはり問題であった。典型的には、周知の開ループ・ハプティック駆動回路は、第１の発振に対してアクチュエータを駆動するように構成される。次いで、第１の発振には、その後、１８０度位相シフトされた第２の発振が続く。ここで、第２の発振は、第１の発振を停止させるように構成される。しかし、類似した定格のアクチュエータ間の高い分散度により、アクチュエータを効果的に停止させるのに第２の発振に頼ることができない。したがって、より高価な閉ループ・アーキテクチャが今までのところ好まれていた。

図３は、本発明の実施形態例による、ハプティック・コマンド信号およびクリスプなハプティック効果を発生させるための開ループ・ハプティック駆動回路３００を示す。図３に示すように、開ループ・ハプティック駆動回路３００は、マイクロプロセッサ／コントローラ３１２と、増幅器３２０と、アクチュエータ３１８とを含む電子デバイス３１０（例えば、スマートフォン、タブレット、または他の携帯型電子デバイス）を含む。

図２の閉ループ・ハプティック駆動回路２００と比較して、開ループ・ハプティック駆動回路３００は、費用のかかるセンサ２４０および対応する閉ループ・フィードバック信号２４１を含まない。代わりに、本発明の実施形態は、クリスプなハプティック効果を確実に実現するために基準入力信号３０１を変動させる。

マイクロプロセッサ／コントローラ３１２は、別個のマイクロプロセッサおよびコントローラとしてインプリメントすることができ、または代替案として、単一のデバイスとして統合することができる。例えば、アクチュエータ３１８のアクチュエータ・プロファイルを決定または予測するために専用プロセッサを使用して、１つまたは複数の較正アルゴリズムを実行することができる。代替案として、アクチュエータ・プロファイルは、マイクロプロセッサ／コントローラ３１２によって決定することができる。別の例において、較正情報またはアクチュエータ・プロファイルは、マイクロプロセッサ／コントローラ３１２内に記憶することができ、または結合された非一時的メモリ（図示せず）内に記憶することができる。マイクロプロセッサ／コントローラ３１２は、図１のプロセッサ１２に関連して説明したものなど、様々な構成を含むことができる。いくつかの実施形態において、マイクロプロセッサ／コントローラ２１２は、スマートフォン・アプリケーション・プロセッサなどのアプリケーション・プロセッサでもよい。増幅器３２０は、後処理基準入力信号などの受領入力信号の電力を増加させるように構成される任意の周知の増幅器でもよい。増幅器３２０は、後処理基準入力信号の電圧の振幅または電流の振幅を増加させるように構成することができる。アクチュエータ３１８は、図１のアクチュエータ１８に関連して説明したハプティック出力デバイスなど、任意のハプティック出力デバイスを含むことができる。

マイクロプロセッサ／コントローラ３１２は、基準入力信号３０１を受け取るように構成される。ここで、マイクロプロセッサ／コントローラ３１２は、アクチュエータ３１８の実時間フィードバックなしで基準入力信号３０１の調整を行うように構成される。代わりに、マイクロプロセッサ／コントローラ３１２は、アクチュエータ３１８のアクチュエータ・プロファイルおよび／または特性を決定し、または予測するために１つまたは複数の較正アルゴリズムを実行することができる。上記に論じたように、アクチュエータ３１８は共振周波数などの特定の特性を有する定格にすることができるが、製造公差により、典型的には、共振周波数の＋／−２０Ｈｚなど、定格特性の範囲内でアクチュエータが生産される。１つまたは複数の較正アルゴリズムの実行により、類似した定格のアクチュエータ間で起きるそのような変動が捕捉され、記憶される。

開ループ・ハプティック駆動回路３００において、マイクロプロセッサ／コントローラ３１２は、あらかじめ定められたコマンド信号に基づいて基準入力信号３０１を調整することもできる。例えば、基準入力信号３０１は、あらかじめ定められたコマンド信号（例えば、図２のコマンド信号２２１など）を含むことができる。代替案として、またはさらに、マイクロプロセッサ／コントローラ３１２は、共振周波数などの、アクチュエータ３１８の特性を決定し、または予測するように構成された１つまたは複数の較正アルゴリズムに基づいて基準入力信号３０１を調整することができる。言い換えれば、マイクロプロセッサ／コントローラ３１２は、アクチュエータ３１８の予測されたアクチュエータ・プロファイルおよび／または特性を決定するように構成される。次いで、結果として得られるコマンド信号３２１は、ハプティック効果に比較して、普通なら基準入力信号３０１によって生じるはずの不要な振動を排除する。そのような不要な振動は、部分的に、アクチュエータ特性の変動により起きる。したがって、および例えば、クリスプなハプティック効果に対応する単一発振入力信号を含む代わりに、基準入力信号３０１が変更され、所望の発生されたハプティック効果３３１、すなわち、クリスプなハプティック効果を生じる様々な形態または形状を含むことができる。いくつかの実施形態において、予測されたコマンド信号は、マイクロプロセッサ／コントローラ３１２および増幅器３２０による処理の前に基準入力信号として印加することができる。

したがって、図３に示すように、基準入力信号３０１は、多重サイクルを含むことができる（すなわち、単一発振ではない）。マイクロプロセッサ／コントローラ３１２によって処理され、増幅器３２０によって増幅された後、結果として得られるコマンド信号３２１は、アクチュエータ３１８に供給される。コマンド信号３２１などの結果として得られる信号は、アクチュエータ３１８に供給され、ハプティック効果３３１がレンダリングされる。

クリスプなハプティック効果を実現するために、ブレーキ信号を基準入力信号３０１に含めることができる。例えば、基準入力信号３０１の各発振（例えば、第１、第２、第３の発振等々）の後、ブレーキ信号を反復して印加することができ、それに続く基準入力信号は、ハプティック効果３３１においてブレーキ動作が起きるまで遅延させることができる。次いで、そのようなブレーキ信号は、今後の基準入力信号として使用するために、およびそれに続くハプティック効果のレンダリングのために記憶することができる。ここで、それに続く基準入力信号の発振は、異なる周波数を有することができることにも留意されたい。

本発明の実施形態は、ハプティック駆動回路（例えば、図１のハプティック駆動回路１６および開ループ・ハプティック駆動回路３００）の集積回路レベルにおける内部解決策を対象とする。本発明の実施形態によれば、アクチュエータを駆動するように構成されるコマンド信号は、所望のクリスプなハプティック効果を発生させるように成形される。典型的には、コマンド信号は、アクチュエータを駆動するように構成される正弦波信号である。いくつかの場合において、コマンド信号は、アクチュエータによって生じた、結果として得られる加速度がクリスプなハプティック効果の特性を有する限り、様々な形態または形状を成すことができる。いくつかの実施形態において、非常に高い周波数のパルスを使用して、具体的な時点においてアクチュエータをプッシュまたはプルすることができる。例えば、パルスのエネルギーは、具体的な周波数における正弦波信号中のエネルギーと同じでもよい。

図４は、本発明の実施形態例による、アクチュエータを駆動するための機能４００を示す。特に、機能４００は、クリスプなハプティック効果を発生させるように構成される。いくつかの場合において、図４のフロー図の機能４００は、非一時的メモリまたは他のコンピュータ可読もしくは有形媒体に記憶されたソフトウェアによってインプリメントされ、プロセッサによって実行される。他の場合において、機能は、ハードウェア（例えば、特殊用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プログラマブル・ゲート・アレイ（「ＰＧＡ」）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（「ＦＰＧＡ」）などの使用を通して）、またはハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せによって実施することができる。

最初に、機能４００は、１つまたは複数のハプティック効果をレンダリングするように構成される基準入力信号を発生させることができる。図示しないが、１つまたは複数のハプティック効果に対応する初期基準入力信号を、任意選択で、開ループ駆動回路（例えば、図３の開ループ駆動回路３００）のマイクロプロセッサ／コントローラ（例えば、図１のプロセッサ１２または図３のマイクロプロセッサ／コントローラ３１２）において受け取ることができる。４１０において、機能４００は、あらかじめ定められたコマンド信号に基づいて基準入力信号を発生させ、調整し、または他の方法で操作することができる。例えば、基準入力信号は、あらかじめ定められたコマンド信号（例えば、図２のコマンド信号２２１など）を含み、またはそれに基づくことができる。代替案として、またはさらに、機能４００は、共振周波数などの、アクチュエータの１つまたは複数の特性を決定し、または予測するように構成された１つまたは複数の較正アルゴリズムに基づいて基準入力信号を調整することができる。言い換えれば、基準入力信号は、あらかじめ定められた、または予測されたコマンド信号を含むことができる。クリスプなハプティック効果の発生の場合など、いくつかの場合において、基準入力信号は、１つまたは複数のブレーキ成分信号を含むことができる。

さらに、または代替案として、機能４００は、アクチュエータ・プロファイルおよび／またはアクチュエータ情報を決定し、または予測するために１つまたは複数の較正アルゴリズムを使用することができる。アクチュエータ・プロファイルおよび／または情報は、基準入力信号を発生させるのに使用することができる。例えば、共振周波数は、様々な技法を使用して決定することができる。例えば、共振周波数は、アクチュエータの動作を監視することによって自動的に決定することができる。代替案として、共振周波数は、アクチュエータによって供給することができ、またはルックアップ・テーブルを使用することによって決定することができる。さらに別の例において、共振周波数は、１つまたは複数の逆起電力（「逆ＥＭＦ」）アルゴリズムを使用して決定することができる。

次に、４２０において、基準入力信号（例えば、予測されたコマンド信号）は、コマンド信号を発生させるために増幅器（例えば、図３の増幅器３２０）において増幅される。最後に、４３０において、コマンド信号は、クリスプなハプティック効果をレンダリングするためにハプティック出力デバイスに供給される。したがって、基準入力信号を成形することによって、クリスプなハプティック効果を提供することができる。

図５は、本発明の実施形態例による、開ループ駆動回路におけるブレーキ信号としての基準入力信号の使用を示す。図５に示すように、実線として示す基準入力信号の正規化入力電圧５１０、および破線として示すアクチュエータの加速度５２０を時間に対して示す。特に、クリスプなハプティック効果を実現する基準入力信号の形態または形状例を示す。

ここで、基準入力信号５１０は、アクチュエータを駆動する２つの発振またはサイクルと、アクチュエータを停止させる１つの発振またはサイクルとを含む。図示するように、基準入力信号５１０の第１の２つの発振またはサイクルの後に「ギャップ」５１５がある。間隙５１５は、結果として、ブレーキ信号である次のサイクルとなる位相反転タイミングを発生させ、その後、アクチュエータの加速度５２０が、急速に衰える。アクチュエータが追加の５ｍｓを超えて発振しないので、結果として得られるクリスプなハプティック効果が生じる。いくつかの場合において、およびさらに、より短いハプティック効果を得るために、単一発振を使用して、アクチュエータを駆動し、１つの発振を使用して、その振動を停止させることができる。代替実施形態において、１つまたは複数の高周波数ブレーキ・パルスを、急速に（例えば、５ｍｓ以内に）アクチュエータの加速度をキャンセルし、または減衰させるのに使用することができる。

上記に論じたように、本発明の実施形態は、周知の技法に比較してずっと低減された費用でクリスプなハプティック効果を提供する。本明細書に説明した様々な実施形態のそれぞれにおいて、開ループ・ハプティック駆動回路は、アクチュエータの振動を急速に停止させるように基準入力信号を変更することによってクリスプなハプティック効果を発生させるように構成される。高価な出力センサおよび閉ループ・フィードバック信号の使用は排除される。さらに、アクチュエータにおける製造ばらつきがより容易に補償されるので、アクチュエータの製造工程は簡略化することができる。

上記に論じたように本発明は、異なる順序におけるステップを用いて、および／または開示されるものと異なる構成における要素を用いて実施することができることを当業者は容易に理解するであろう。さらに、様々な実施形態の特徴は、様々な組合せで実施できることを当業者は容易に理解するであろう。したがって、これらの好ましい実施形態に基づいて本発明を説明してきたが、本発明の趣旨および範囲内にとどまりながら、ある変更、変形、および代替構成が明らかであるはずであることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明の境界を決定するために、添付の特許請求の範囲を参照すべきである。

１０ ハプティック対応システム／デバイス
１１ 接触もしくは圧力感知面
１２ プロセッサまたはコントローラ

Claims (20)

1. 開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するための方法であって、
   プロセッサにおいて、あらかじめ定められた、または予測されたコマンド信号に従って基準入力信号を発生させるステップと、
   コマンド信号を発生させるために前記基準入力信号を増幅器に供給するステップと、
   ハプティック効果をレンダリングするために前記コマンド信号を前記ハプティック出力デバイスに供給するステップとを含む、開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するための方法。
2. 前記基準入力信号が、１つまたは複数のブレーキ信号を含む、請求項１に記載の開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するための方法。
3. 前記ハプティック効果の発振が、ブレーキ信号から５ｍｓ以内に停止する、請求項１に記載の開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するための方法。
4. 前記基準入力信号が、較正工程によってあらかじめ定められているアクチュエータ・プロファイルに従って決定される、請求項１に記載の開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するための方法。
5. 前記基準入力信号が、前記ハプティック出力デバイスの共振周波数に従って決定される、請求項１に記載の開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するための方法。
6. 前記共振周波数が、前記ハプティック出力デバイスの動作を監視することによって決定される、請求項５に記載の開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するための方法。
7. 前記コマンド信号が、前記ハプティック出力デバイスの共振周波数に従って決定される、請求項１に記載の開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するための方法。
8. 開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するためのデバイスであって、
   プロセッサと、
   前記プロセッサによる実行のための１つまたは複数のプログラムを記憶するメモリであって、前記１つまたは複数のプログラムが、
   前記プロセッサにおいて、あらかじめ定められた、または予測されたコマンド信号による基準入力信号を発生させるステップと、
   コマンド信号を発生させるために前記基準入力信号を増幅器に供給するステップと、
   ハプティック効果をレンダリングするために前記コマンド信号を前記ハプティック出力デバイスに供給するステップとのための命令を含む、メモリとを備える、開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するためのデバイス。
9. 前記基準入力信号が、１つまたは複数のブレーキ信号を含む、請求項８に記載の開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するためのデバイス。
10. 前記ハプティック効果の発振が、ブレーキ信号から５ｍｓ以内に停止する、請求項８に記載の開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するためのデバイス。
11. 前記基準入力信号が、較正工程によってあらかじめ定められているアクチュエータ・プロファイルに従って決定される、請求項８に記載の開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するためのデバイス。
12. 前記基準入力信号が、前記ハプティック出力デバイスの共振周波数に従って決定される、請求項８に記載の開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するためのデバイス。
13. 前記共振周波数が、前記ハプティック出力デバイスの動作を監視することによって決定される、請求項１２に記載の開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するためのデバイス。
14. 前記コマンド信号が、前記ハプティック出力デバイスの共振周波数に従って決定される、請求項８に記載の開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するためのデバイス。
15. プロセッサによって実行されるように構成された１つまたは複数のプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記１つまたは複数のプログラムが、開ループ・ハプティック駆動回路を使用してハプティック出力デバイスを駆動するためであり、前記１つまたは複数のプログラムが、
    前記プロセッサにおいて、あらかじめ定められた、または予測されたコマンド信号に従って基準入力信号を発生させるステップと、
    コマンド信号を発生させるために前記基準入力信号を増幅器に供給するステップと、
    ハプティック効果を提示するために前記コマンド信号を前記ハプティック出力デバイスに供給するステップとのための命令を含む、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
16. 前記基準入力信号が、１つまたは複数のブレーキ信号を含む、請求項１５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
17. 前記ハプティック効果の発振が、ブレーキ信号から５ｍｓ以内に停止する、請求項１５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
18. 前記基準入力信号が、較正工程によってあらかじめ定められているアクチュエータ・プロファイルに従って決定される、請求項１５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
19. 前記基準入力信号が、前記ハプティック出力デバイスの共振周波数に従って決定される、請求項１５に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
20. 前記共振周波数が、前記ハプティック出力デバイスの動作を監視することによって決定される、請求項１９に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。

Images